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二维电磁逆散射问题的时域高斯-牛顿反演算法

刘广东 张开银

二维电磁逆散射问题的时域高斯-牛顿反演算法

刘广东, 张开银
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  • 为了直接利用超宽带(UWB)时域测量数据,同时重建二维(2D)目标(OI)的介电常数和电导率,本文将频域高斯-牛顿反演(GNI)算法发展为时域形式. 迭代重建过程中,正问题由时域有限差分(FDTD)法求解,而逆问题的病态特性用自适应正则化技术抑制. 四类数值算例中,噪声影响均被考虑,仿真结果初步证实了改进算法的可行性和鲁棒性. 重建图像呈现超分辨率(SR),有望应用到早期乳腺癌检测等实际问题中.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:61071022,51271059)、安徽省自然科学基金(批准号:1308085MA13)、安徽省科技计划项目(批准号:12010302080)和阜阳师范学院重点基金(批准号:2011FSKJ01ZD)资助的课题.
    [1]

    Wang Y M, Chew W C 1989 Int. J. Imaging Syst. Technol. 1 100

    [2]

    Chew W C, Wang Y M 1990 IEEE Trans. Med. Imaging 9 218

    [3]

    Yu W H, Peng Z Q, Ren L 1995 J. Microw. 11 97 (in Chinese) [余文华, 彭仲秋, 任朗 1995 微波学报 11 97]

    [4]

    Nie Z P, Zhang Y R 1998 IEEE Trans. Geosci. Remote Sens. 36 749

    [5]

    Takenaka T, Jia H, Tanaka T 2000 J. Electromagn. Waves Appl. 14 1609

    [6]

    Liu G D, Zhang Y R 2010 Acta Phys. Sin. 59 6969 (in Chinese) [刘广东, 张业荣 2010 物理学报 59 6969]

    [7]

    Ali M A, Moghaddam M 2010 IEEE Trans. Antennas Propag. 58 2327

    [8]

    Mojabi P, LoVetri J 2011 IEEE Trans. Antennas Propag. 59 2954

    [9]

    Wang F F, Zhang Y R 2012 Acta Phys. Sin. 61 084101 (in Chinese) [王芳芳, 张业荣 2012 物理学报 61 084101]

    [10]

    Wang F F, Zhang Y R 2012 Chin. Phys. B 21 050204

    [11]

    Chiu C C, Sun C H, Li C L, Huang C H 2013 IEEE Trans. Geosci. Remote Sens. 51 2302

    [12]

    Ge D B, Yan Y B 2005 Finite-Difference Time-Domain Method for Electromagnetic Waves (2nd ed.) (Xi’an: Xidian University Press) (in Chinese) [葛德彪, 闫玉波 2005 电磁波时域有限差分法(第二版)(西安: 西安电子科技大学出版社)]

    [13]

    Gennarelli G, Soldovieri F 2013 IEEE Geosci. Remote Sens. Lett. 10 1085

    [14]

    Dai Y H 2003 Math. Comput. 17 1317

    [15]

    Abubakar A, Habashy T, Druskin V, Knizhnerman L, Alumbaugh D 2008 Geophysics 73 165

    [16]

    Liu G D, Zhang Y R 2011 Acta Phys. Sin. 60 074303 (in Chinese) [刘广东, 张业荣 2011 物理学报 60 074303]

    [17]

    Xiao X, Xu L, Liu B Y 2013 Acta Phys. Sin. 62 044105 (in Chinese) [肖夏, 徐立, 刘冰雨 2013 物理学报 62 044105]

    [18]

    Shahzad A, O’Halloran M, Jones E, Glavin M 2013 IEEE Trans. Antennas Wireless Propag. Lett. 12 500

  • [1]

    Wang Y M, Chew W C 1989 Int. J. Imaging Syst. Technol. 1 100

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    Yu W H, Peng Z Q, Ren L 1995 J. Microw. 11 97 (in Chinese) [余文华, 彭仲秋, 任朗 1995 微波学报 11 97]

    [4]

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    [5]

    Takenaka T, Jia H, Tanaka T 2000 J. Electromagn. Waves Appl. 14 1609

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    Liu G D, Zhang Y R 2010 Acta Phys. Sin. 59 6969 (in Chinese) [刘广东, 张业荣 2010 物理学报 59 6969]

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    Xiao X, Xu L, Liu B Y 2013 Acta Phys. Sin. 62 044105 (in Chinese) [肖夏, 徐立, 刘冰雨 2013 物理学报 62 044105]

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  • [1] 刘厚通, 毛敏娟. 一种无需定标的地基激光雷达气溶胶消光系数精确反演方法. 物理学报, 2019, 68(7): 074205. doi: 10.7498/aps.68.20181825
    [2] 董正琼, 赵杭, 朱金龙, 石雅婷. 入射光照对典型光刻胶纳米结构的光学散射测量影响分析. 物理学报, 2020, 69(3): 030601. doi: 10.7498/aps.69.20191525
    [3] 吴美梅, 张超, 张灿, 孙倩倩, 刘玫. 三维金字塔立体复合基底表面增强拉曼散射特性. 物理学报, 2020, 69(5): 058101. doi: 10.7498/aps.69.20191636
    [4] 任县利, 张伟伟, 伍晓勇, 吴璐, 王月霞. 高熵合金短程有序现象的预测及其对结构的电子、磁性、力学性质的影响. 物理学报, 2020, 69(4): 046102. doi: 10.7498/aps.69.20191671
    [5] 张雅男, 詹楠, 邓玲玲, 陈淑芬. 利用银纳米立方增强效率的多层溶液加工白光有机发光二极管. 物理学报, 2020, 69(4): 047801. doi: 10.7498/aps.69.20191526
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出版历程
  • 收稿日期:  2013-08-23
  • 修回日期:  2013-09-28
  • 刊出日期:  2014-02-05

二维电磁逆散射问题的时域高斯-牛顿反演算法

  • 1. 阜阳师范学院, 物理与电子科学学院, 阜阳 236037
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号:61071022,51271059)、安徽省自然科学基金(批准号:1308085MA13)、安徽省科技计划项目(批准号:12010302080)和阜阳师范学院重点基金(批准号:2011FSKJ01ZD)资助的课题.

摘要: 为了直接利用超宽带(UWB)时域测量数据,同时重建二维(2D)目标(OI)的介电常数和电导率,本文将频域高斯-牛顿反演(GNI)算法发展为时域形式. 迭代重建过程中,正问题由时域有限差分(FDTD)法求解,而逆问题的病态特性用自适应正则化技术抑制. 四类数值算例中,噪声影响均被考虑,仿真结果初步证实了改进算法的可行性和鲁棒性. 重建图像呈现超分辨率(SR),有望应用到早期乳腺癌检测等实际问题中.

English Abstract

参考文献 (18)

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